喷雾干燥法物料恒算.doc

第一章：物料恒算2.1.1、SO2和颗粒物脱除 喷雾干燥系统流程图如下：计算SO2和颗粒物的物料平衡时，流入的烟气（流程图中1#物流）的SO2和飞灰流速分别为15104m3/h1900mg/m3=285kg/h和15104m3/h2.5g/m3=375kg/h。输出包括洁净烟气（3#物流）中的SO2和飞灰的重量和捕集的飞灰鹤SO2反应产物（11#物流）。项目数值烟气流速/（m3/h）15104组成/%（kg/h）N281553.56CO213044.185O26138.44H2O8593.816SO2285(0.26%)总计109615（100%）飞灰/（kg/h）375温度/152固含量/%熟石灰20浆液35灰渣96进入系统的SO2流率=285kg/h SO2允许排放量=28.5kg/h SO2脱除量=256.5kg/h进入系统的飞灰流量=375kg/h允许的颗粒物排放量=30kg/h系统的飞灰脱除量=345kg/h烟气洁净烟气SO2=285喷雾干燥塔布袋除尘器SO2=28.5飞灰=375飞灰=30固体废物处理： SO2=256.5飞灰=3452.1.2、石灰乳制备 进入系统的SO2量为285kg/h，假设达到90%脱硫率所需的钙硫比为1.4，则所需的新鲜CaO的量为： CaO=1.428556/64 =349.1kg/h 而所需的新鲜石灰（含CaO 92%）的量为 石灰量=349.1/0.92=379.5kg/h 由于 1mol SO2 仅同 1mol 碱（CaO + MgO）反应，就存留了部分过量的CaO 和 MgO，其中一小部分同烟气中的CO2反应，而未参加反应的吸收剂同飞灰一道被捕集下来。石灰的成分及其流率（7#）物流如下：含量/%质量流率（kg/h）摩尔流率/(mol/h)CaO92349.16.24MgO311.40.29惰性组分519.0总量100379.56.53 在熟化槽中，CaO和 MgO分别变成Ca（OH）2和Mg（OH）2。 假设熟化后80%的惰性组分（砂石）已经被除去，这样; 除去的砂石（9#物流）=石灰中的惰性组分80% =190.8 =15.2 仍留在熟石灰中的惰性组分为： 1915.2=3.8 kg/h 由于1 mol CaO或MgO熟化为1 mol Ca（OH）2和Mg（OH）2，则熟化槽中出来的固体包括： Ca（OH）2=6.24mol/h74kg/mol=461.8 kg/h Mg（OH）2=0.29 mol/h58kg/mol=16.8 kg/h 惰性组分=3.8 kg/h因此，8#物流的固体质量为： 8#物流固体质量=461.8+16.8+3.8 =482.4 kg/h 如果熟化槽流出的石灰乳含量为20%，则石灰乳中水含量为： 8#物流水分含量=固体总量80%/20% =482.44 =1929.6 kg/h 则流入浆液混合槽的石灰乳总量为： 耗水量（6#物流）=8#物流石灰乳量+9#物流砂石量7#物流石灰量=2412+15.2-379.5=2047.7 kg/h石灰熟化操作的物料恒算如下表： 熟化槽物料平衡输入流量（kg/h）输出流量（kg/h）CaO349.1Ca（OH）2461.8MgO11.4Mg（OH）216.8惰性组分19.0惰性组分3.8小计379.5水1929.6水2047.7砂石15.2总量2427.2总量2427.22.1.3、灰渣处理 计算需处理的废物时，需要考虑石灰乳和烟气中所含的固体以及Ca（OH）2和SO2及CO2的反应产物，假设Mg（OH）2与SO2和CO2的反应可忽略不计。 系统除去的SO2量为256.5kg/h，烟气含有375kg/h飞灰（其中345kg/h被捕集），石灰乳含461.8kg/hCa（OH）2和16.8kg/h Mg（OH）2,以及3.8kg/h的惰性组分。估计与CO2反应生成CaCO3的Ca（OH）2约为与SO2反应的Ca（OH）2的10%，则： 因为1mol SO2反应了1mol Ca（OH）2所以SO2反应了Ca（OH）2的物质的量为： 256.5/644mol/h因此： 过量Ca（OH）2=（6.244410%） =1.84 mol/h 或 =1.8474 =136.2 kg/h形成的亚硫酸盐物质的量相当于脱除的SO2，这样; CaSO3=4 mol/h假设其中20%氧化为硫酸盐： CaSO3=40.8=3.2 mol/h CaSO4=40.2=0.8 mol/h形成的碳酸盐为： CaCO3=0.4mol/h 或 =0.4100=40 kg/h硫酸盐和亚硫酸盐均以水合形式存在： CaSO42H2O = 0.8 mol/h =0.8172=137.6 kg/h CaSO31/2H2O=3.2 mol/h =3.2129=412.8 kg/h 固体废渣的各种物质含量和流率如下：流速（kg/h）百分比（%）飞灰37533.0CaSO42H2O137.612.1CaSO31/2H2O412.836.3Ca（OH）2136.212.0CaCO3403.5Mg（OH）216.81.5惰性组分191.6总计1137.4100 Mg（OH）2流量 580.29=16.8 kg/h假设灰渣中含水分4%，则灰渣总量（11#物料）=1137.4/（14%）=1184.8 kg/h灰渣中水分 = 1184.81137.4 = 47.42.1.4、喷雾干燥塔水平衡和烟气组成 供给雾化器的料浆（以及灰循环）多少取决于维持饱和温度差情况下可蒸发的水量。因而，在计算料浆流量和灰循环之前应首先确定吸收塔的水质量平衡。 由于在吸收塔壁的烟气热损失很小，可以认为吸收塔内为增湿绝热冷却。由空气-水的湿度曲线，可以用来计算烟气冷却过程中的水分蒸发。如果需要确定严格的烟气冷却需水量，可以通过设计计算程序完成。 根据前述的烟气成分，可以得知烟气中水分与干气体的比值为0.05。在152，这相当于52湿球温度上的A点。由于要求与饱和湿度的温度的温差为11，烟气加水后的最后温度约为63。 沿湿球温度线可找到干球温度为63的B点，在这点的水和干气之比为0.11，可用于计算出口烟气的水含量。由于脱除了SO2和飞灰，同时去处少量的CO2和O2，所以洁净烟气的量略少于系统入口的烟气量。 SO2减少=256.5kg/h CO2减少=0.4mol/h =0.444=17.6kg/h O2减少=40.20.5=0.4mol/h =0.432 =12.8 kg/h因此，系统出口的干烟气量为： N2=81553.56 kg/h CO2=（13044.1917.6）=13026.59 kg/h O2=(6138.4412.8)=6125.64 kg/h SO2=(285256.5)=28.5kg/h总计100734 kg/h则烟气中的含水量为： H2O=0.11100734=11080.7 kg/h喷雾干燥塔中的蒸发量为： 蒸发量=处理含水量进口烟气中含水量 =11080.78593.8 =2486.9 kg/h为确定料浆槽中的水量和灰渣中的自由水量（47.4 kg/h）相加 则浆液中水分=2486.9+47.4=2534.3 kg/h 来自除尘设备的烟气流率为（假设在除尘器中没有热损失）： 烟气流率=各种组分的物质的量之和22.4 =89961.76 m3/h下表给出了处理烟气的流率和组成。处 理 烟 气 的 组 成组分质量流率/（kg/h）摩尔流率/（mol/h）体积百分含量/%N281553.562912.672.9CO213026.59296.111.7O26125.64191.45.5H2O11080.7615.69.9SO228.50.450.03小计1118154016.15100飞灰30总计111845.12.1.5、料浆制备 料浆是熟石灰、循环灰渣和水的混合物，典型的最大固含量为35%（质量分率）。维持喷雾干燥塔出口烟气温度在63和灰渣最大含量4%（质量分率），则料浆的最大用量为： 料浆用量（2#物流）=含水量/0.65 =2534.3/0.65 =3898.9 kg/h料浆的含固量为： 含固量=料浆用量浆液中水分 =3898.92534.3 =1364.6 kg/h所含固体中482.4 kg/h 来自石灰流程，因此，可循环使用的最大吸收剂量为： 循环灰渣=（1364.6482.4）/（14%） =918.9kg/h 含水量=918.94% =36.77 kg/h循环灰渣占灰渣总量的百分比为： 918.9/1184.8100%=77.6%为计算溶解循环灰渣和石灰所需水量，从浆液中抽出这两部分水量： 溶解水（5#物流）=浆液含水量（2#物流）石灰乳含水量（8#物流）循环灰渣含水量（2#物流） =2534.31929.636.77 =567.93 kg/h液气比（L/G）可以从入口烟气流率（15104m3/h）和所需的浆液流率（3898.9 Kg/h） 实际烟气流率